JP4107733B2 - B-mode processing apparatus for ultrasonic imaging system and post-detection image processing method - Google Patents

B-mode processing apparatus for ultrasonic imaging system and post-detection image processing method Download PDF

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00Image enhancement or restoration
    • G06T5/20Image enhancement or restoration by the use of local operators

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、人体組織および血液の超音波イメージングに関するものである。具体的には、本発明は、Bモード超音波像の品質を改善するための方法に関するものである。
【0002】
【発明の背景】
通常の超音波イメージング・システムは、超音波ビームを送信し且つ検査対象物体(被検体)からの反射されたビームを受信するために使用される超音波トランスジューサのアレイを有する。超音波イメージングのために、該トランスジューサ・アレイは典型的には一列に配列され且つ別々の電圧で駆動される多数のトランスジューサを有する。印加される電圧の時間遅延(または位相)および振幅を選択することによって、個々のトランスジューサを制御することにより、これらのトランスジューサが発生する超音波が組み合わさって、好ましいベクトル(ビーム)方向に沿って進行し且つビームに沿った選ばれた点に収束される正味の超音波を形成することが出来る。同じ解剖学的情報を表すデータを取得するために複数のファイアリング(firing)を使用することが出来る。各々のファイアリングのビーム形成パラメータを変えて、最大焦点の変更を行い、或いは例えば各々のビームの焦点を前のビームの焦点に対してシフトしながら同じ走査線に沿って相次いでビームを送信することによって、各々のファイアリングに対して受信データの内容を変えるようにすることが出来る。印加電圧の時間遅延および振幅を変えることによって、物体を走査するための平面内でビームをその焦点と共に動かすことが出来る。
【0003】
同じ原理は、トランスジューサが反射された音波を受信するために用いられるとき(受信モード)にも適用される。受信トランスジューサで発生された電圧は、正味の信号が被検体内の1つの焦点から反射された超音波を表すように加算される。送信モードの場合と同様に、超音波エネルギのこの焦点合わせされた受信は、各々の受信トランスジューサからの信号に対して別々の時間遅延(および/または位相シフト)と利得を与えることによって達成される。
【0004】
図1は、4つのサブシステム、すなわち、ビーム形成装置2、Bモード処理装置4、走査変換器/表示制御器6およびカーネル8を有する従来の超音波イメージング・システムを示す。システムの制御はカーネル8に集中しており、カーネルはオペレータ・インターフェース10を介してオペレータ入力を受け入れて、種々のサブシステムを制御する。主制御器12がシステム・レベル制御機能を実行する。これは、オペレータ・インターフェース10を介してオペレータからの入力およびシステム状態変化を受け入れて、適切なシステム変更を直接的に又は走査制御器を介して行う。システム制御母線14が主制御器からサブシステムへのインターフェイスを構成する。走査制御シーケンサ16が、ビーム形成装置2、システム・タイミング発生器24、Bモード処理装置4および走査変換器6に実時間(音響ベクトル・レート)制御入力を供給する。走査制御シーケンサ16は、ホストによって、音響フレーム(acoustic frame)取得のためのベクトル・シーケンスおよび同期化のオプションを持つようにプログラミングされる。走査変換器は、ホストによって定められたベクトル・パラメータを、走査制御母線18を介してサブシステムへ送り出す。
【0005】
主データ路が、トランスジューサ20からビーム形成装置2へのアナログRF入力で始まる。ビーム形成装置2はアナログ信号を一連のディジタル・サンプルに変換して、2つの加算ディジタル受信ビームを出力する。これらの出力は図1に複素I,Qデータとして示されているが、一般的には無線周波または中間周波データであってよい。I,QデータはBモード処理装置4に入力されて、処理されたベクトル(ビーム)データとして走査変換器/表示制御器6へ出力される。走査変換器は、処理されたベクトル・データを受け入れて、画像を表示するためにビデオ表示信号をカラー・モニタ22へ出力する。
【0006】
図2について説明すると、従来の超音波イメージング・システムは、複数の別々に駆動されるトランスジューサ素子26を有するトランスジューサ・アレイ20を含み、各々のトランスジューサ素子26はビーム形成装置2の送信部で発生されたパルス波形によって付勢されたときに超音波エネルギのバーストを発生する。被検体から反射されてトランスジューサ・アレイ20へ戻る超音波エネルギは、各々の受信トランスジューサ素子26によって電気信号に変換されて、一組の送受切替え(T/R)スイッチ28を介してビーム形成装置2の受信部へ別々に印加される。T/Rスイッチ28は、典型的には、送信部の電子回路によって発生された高電圧から受信部の電子回路を保護するようにダイオードで構成される。送信信号によりダイオードが作動されて、受信部への信号を遮断または制限する。
【0007】
ビーム形成装置2の送信部および受信部はオペレータによる命令に応答したビーム形成装置制御器(図示していない)の制御の下に作動される。トランスジューサ・アレイ20の素子は、発生される超音波エネルギがビームの形で方向付けられ又はステアリングされるように駆動される。これを達成するため、複数のパルス発生器30にそれぞれの時間遅延が与えられる。各々のパルス発生器30はT/Rスイッチを介してそれぞれのトランスジューサ素子に接続される。送信集束用の時間遅延は好ましくはルックアップ・テーブル32から読み出される。送信集束用の時間遅延を通常のように適切に調節することにより、超音波ビームは軸線Yから角度θだけ離れた方向に向けられ且つ一定の距離(レンジ)Rの所に集束される。相次ぐ励起の送信集束用の時間遅延を漸進的に変えることによりセクター走査が実行される。従って、角度θが増分的に変えられて、送出されるビームが相次ぐ方向にステアリングされる。
【0008】
超音波ビームに沿って相次ぐ距離に位置する物体から反射された超音波エネルギの各バーストによりエコー信号が作成される。エコー信号は各々のトランスジューサ素子26によって別々に検知され、特定の時点におけるエコー信号振幅のサンプルが特定の距離で生じる反射の量を表す。しかしながら、反射点Pと各トランスジューサ素子26との間の伝搬経路の差により、これらのエコー信号は同時に検出されず、またそれらの振幅は等しくない。ビーム形成装置2の受信部は各々の受信信号に適切な時間遅延を与えて、それらの加算して、角度θの方向を向いた超音波ビームに沿って距離Rに位置する点Pから反射された全超音波エネルギを正確に表す単一のエコー信号を構成する。これを達成するため、複数の受信チャンネル34にそれぞれの受信焦点用の時間遅延が与えられる。受信焦点用の時間遅延は好ましくはルックアップ・テーブル38から読み出される。受信チャンネルはまた、受信パルスに対してアポダイゼーション(apodization)およびフィルタリングを行うための回路(図示していない)を有する。時間遅延された受信信号は次いで受信加算器36内で加算される。
【0009】
図2について説明すると、ビーム形成装置2の受信部は、時間利得制御部および受信ビーム形成部を有する。時間利得制御部は各々の受信チャンネル34に対するそれぞれの増幅器40、および時間利得制御(TGC)回路42を含む。各増幅器40は入力がそれぞれのトランスジューサ素子26に結合されていて、受信したエコー信号を増幅する。増幅器40の増幅度はTGC回路42によって制御され、TGC回路42はポテンショメータ44の手による操作によって設定される。
【0010】
受信ビーム形成部は別々の受信チャンネル34を含み、各々の受信チャンネル34は対応する増幅器40からアナログ・エコー信号を受け取る。各々の増幅された信号はそれぞれの受信チャンネル内の一対の直角検出器に送られ、そこでは混合用基準周波数が90°異なっている。この基準周波数は送信パルスの周波数と同じにされているので、受信チャンネル内の低域フィルタからの出力は90°異なる位相を持つ複素(IおよびQ)信号になる。これらの信号は一連のディジタル化された出力値としてI母線45aおよびQ母線45b(または等価なRF母線)を介して出力される。これらのIおよびQベースバンド信号の各々は、特定の距離Rにおけるエコー信号包絡線の復調されたサンプルを表す。これらのサンプルは、加算点36aおよび36bで他の受信チャンネル34の各々からのIおよびQサンプルと加算されたときに、その結果の加算信号がステアリングされたビーム(θ)に沿った距離Rに位置する点Pから反射されたエコー信号の大きさおよび位相を表すように、遅延される。
【0011】
Bモード処理装置4に含まれている検出器46が、加算点45aおよび45bからビーム・サンプルを受け取る。各々のビーム・サンプルIおよびQ値は、点(R,θ)からの反射波の大きさの同相成分および直角成分を表す信号である。検出器46は、ベースバンド・データの包絡線を表す量(I2 +Q2 1/2 を計算する。ビーム・サンプルがRFデータである場合、信号の包絡線は、標準的な整流器とその後の低域フィルタによって得ることが出来る。Bモード機能は、エッジ強調および対数圧縮のような幾つかの付加的な処理(以後、「検出後像処理」と呼ぶ)により、信号の包絡線の時間変化振幅をグレースケールで映像化する。
【0012】
走査変換器6(図1参照)がBモード処理装置4から表示データを受け取って、該データを表示のための所望の像に変換する。具体的に述べると、走査変換器6は、極座標(R−θ)セクタ形式またはデカルト座標線形アレイからの音響像データを、適切にスケーリングされたデカルト座標表示画素データへビデオ速度で変換する。この走査変換された音響データが次いで表示モニタ22で表示するために出力され、表示モニタ22は信号の包絡線の時間変化振幅をグレースケールで映像化する。
【0013】
超音波イメージングでは、スペックル(斑点)と呼ばれる固有のイメージング・アーティファクトを生じる問題がある。スペックルは、複数の受信エコーの干渉パターンから生じる像中のぶち又は斑点である。この斑点は主に音響的干渉パターン内のゼロ(null)によって引き起こされるが、像中の他の異常、例えば不規則な電子ノイズも斑点を生じさせることがある。音響的ゼロは、全ダイナミック・レンジの超音波像を表示するのに必要な対数圧縮によって強調される。これらの音響的ゼロは像中の黒孔(ブラックホール)として現れる。像の品質を改善するためにはスペックルを最少にすることが望ましい。
【0014】
検出後像処理は一般に、ダイナミック・レンジ(対数)圧縮、低域フィルタリングおよびエッジ強調フィルタリングよりなる。これらは異なるスキャナで異なる順序で配列されるが、通常は逐次的に実施される。従来では、低域フィルタがデータのダウンサンプリングの前にエイリアシングを防止するように設計されるが、低域フィルタはまた広帯域イメージング・システムにおいてスペックル低減の役割を演じる。エッジ強調フィルタリングには、対数圧縮されたデータに作用する高域フィルタが通常使用される。
【0015】
実際の解剖学的構造の検出された像は通常は(エッジからの)大きな反射信号および(軟組織からの)低い振幅のスペックルを含む。従って、低域フィルタおよび高域フィルタが単純にそれらの役割を果たした場合、常に低域フィルタがエッジを不鮮明にし且つ高域フィルタがスペックルを強調する傾向がある。逐次的な処理構成の場合、低域フィルタおよび高域フィルタがそれぞれの悪影響を及ぼさないようにするのは非常に困難である。従って、対立する作用を持つスペックル平滑化とエッジ強調との両方について最良の結果を得ることは出来ない。
【0016】
図4乃至図6は、超音波イメージング・システムにおける逐次的な検出後像処理のための従来の構成を示す。図4に示されている第1の構成は、アナログ・システムで使用される検出後像処理法と類似するものであり、対数圧縮手段48、エッジ強調用の高域フィルタ50および低域フィルタ52を有する。低域フィルタ52は典型的には4次乃至6次のIIRフィルタであり、遮断周波数は走査変換前のデシメーション・レート(decimation rate)に従って設定される。この第1の構成の利点は、高域フィルタ50が対数圧縮された像のエッジを強調するのに有効なことである。もし検出された像が高域フィルタリングの後に対数圧縮された場合には、エッジ強調効果が対数圧縮によって低減される可能性がある。第1の構成の欠点は、対数圧縮後の低域フィルタがエイリアシング防止を意図して使用されていて、スペックルの低減に余り効果がないことである。
【0017】
図5は第2の構成を示している。この構成の実施では、デシメーション手段またはレート変換器がエッジ強調用の高域フィルタ50の前に現れることがある。従って、低域フィルタ52はスペックル平滑化およびエイリアシング防止の両方を行うようにすることが出来る。第2の構成の利点は、低域フィルタがスペックル低減のために(非線形圧縮より前に)最適に配置されることである。第2の構成の欠点は、低域フィルタがエッジを不鮮明にする傾向があり、高域フィルタが背景のスペックルを強調することがあり、また信号帯域幅が対数圧縮の後で再び拡大するので低域フィルタの位置が最適でないことである。
【0018】
図6は第3の構成を示している。第2の構成と同様に、デシメーションまたはレート変換がエッジ強調用の高域フィルタリングの前に現れる。主な改善は、エッジ強調フィルタの適応性にあり、エッジ強調フィルタは典型的には並列の高域フィルタおよび全域通過通路を有する。第3の構成の利点は、適応エッジ強調用フィルタが振幅の差に基づいてエッジをスペックルから区別しようとすることであり、またこのエッジ強調用フィルタが大きな振幅のエッジのみを強調する傾向があることである。第3の構成の欠点は、処理される信号が適応エッジ強調用フィルタに達する前にエッジが低域フィルタによって既に不鮮明にされていることであり、また適応機構の位置が最適でないこと、すなわちエッジの振幅とスペックルの振幅との間の差が対数圧縮によって既にかなり低減されていることである。
【0019】
(図示していない)第4の構成によれば、RFスペクトルが2つ以上のサブバンドに分割されて、それぞれのサブバンドが別々に検出される。検出後の非コヒーレント像の加算がスペックルを低減する有効な方法である。しかしながら、この形式の周波数合成は、図5に示されている第2の構成の場合と同じ統計的性能を持つ。検出後の非コヒーレント像の加算はスペックルを低減することが出来るが、RFスペクトルの分割が第2の構成における低域フィルタと同様な分解能劣化(エッジ不鮮明化)作用を持つ。
【0020】
【発明の概要】
本発明は、超音波イメージング・システムにおける検出後像処理の際にBモード像の適応強調を行うための方法および装置である。スペックル平滑化およびエッジ強調はBモード検出後像処理装置の設計において相容れない要件を課す。スペックルを平滑化することの出来る低域フィルタが、検出された像の中のエッジを不鮮明にする傾向がある。エッジ強調用の高域フィルタが、背景のスペックルを強調し又は平滑化用のフィルタの効果を相殺する傾向がある。更に、最適推定理論によれば、スペックル平滑化は非線形圧縮の前に行うのが最良であり、またエッジ強調用フィルタリングは対数圧縮の後に行うのがより効果的であることが示されている。これらの理由により、従来のBモード超音波イメージング・システムにおける逐次的検出後像処理方法では、対立する作用を持つスペックル平滑化とエッジ強調との両方について最良の結果を得ることは出来ない。
【0021】
本発明は、並列の信号通路に基づいた検出後像処理法を利用して適応Bモード像強調を提供する。この処理法による並列信号通路は、像の中のエッジを選択的に強調する高域フィルタ通路と、背景のスペックルだけを選択的に平滑化する低域フィルタ通路とを含む。従来の逐次的検出後像処理法と比較して、本発明による処理法は主に1つの追加の対数演算を必要とし、ハードウエアでもソフトウエアでも実施することが出来る。
【0022】
本発明の好ましい態様による適応Bモード像強調装置では、スペックルを平滑化する低域フィルタとエッジ強調する高域フィルタとが、包絡線検出器の出力に接続された並列の信号通路に配置される。高域フィルタの信号通路の信号は、高域フィルタリングの前に対数圧縮される。低域フィルタの信号通路の信号は、低域フィルタリングの後に対数圧縮される。低域フィルタリングされた信号および高域フィルタリングされた信号にそれぞれの重み係数が適応重み付け手段によって加えられる。適応重み付け手段は処理装置またはルックアップ・テーブルの形を取ることが出来る。低域フィルタリングされ重み付けされた信号および高域フィルタリングされ重み付けされた信号は加算され、次いで、随意選択により、デシメーションおよび走査変換の前にエイリアシング防止用低域フィルタに入力される。
【0023】
一般的には、適応重み付けおよび加算演算全体は、両方の低域フィルタリングされた信号および高域フィルタリングされた信号が入力として利用できれば、ルックアップ・テーブルの形で実施することが出来る。
【0024】
【発明の実施の形態】
図7は、本発明による適応Bモード像強調装置54を示す。適応Bモード像強調装置54は、図3に示した形式の包絡線検出器(すなわち、検出器46)からの出力を受け取るようにBモード処理装置に設けられる。本発明の好ましい実施態様によれば、適応Bモード像強調装置54は、従来の構成の利点を組み合わせ且つ従来の構成の欠点を排除した並列通路構成を有する。この適応Bモード像強調装置54は、単に図6に示されているもののような適応エッジ強調用フィルタではなく、むしろスペックル低減用フィルタリングおよび対数圧縮を含むより一般的な検出後像強調法である。また、図7に示されている最も一般的な形において、適応Bモード像強調装置54は一次元処理またはベクトル毎の処理に制限されず、二次元像処理のための二次元フィルタを使用することも出来る。
【0025】
本発明の方法によれば、Bモード処理装置内の包絡線検出器からの出力が第1の対数圧縮手段48aおよび第1の低域フィルタ52aに供給されると共に、適応重み付け手段56の第1の入力に供給される。対数圧縮機能48aはソフトウエア・プログラム可能なルックアップ・テーブル内に設けることが好ましい。対数圧縮されたデータがエッジ強調用高域フィルタ50に供給されると共に、適応重み付け手段56の第2の入力に供給される。対数圧縮され高域フィルタリングされたデータが、乗算手段58aに供給されるると共に、適応重み付け手段56の第3の入力に供給される。
【0026】
低域フィルタ52aは有限インパルス応答(FIR)フィルタであるのが好ましい。低域フィルタリングされたデータが第2の対数圧縮手段48bに供給されると共に、適応重み付け手段56の第4の入力に供給される。対数圧縮機能48bもソフトウエア・プログラム可能なルックアップ・テーブル内に設けることが好ましい。対数圧縮され低域フィルタリングされたデータが、乗算手段58bに供給されると共に、適応重み付け手段56の第3の入力に供給される。
【0027】
適応重み付け手段56は、用途に応じて、図7に示された5つのデータ入力の任意の組合せを使用し得る。重みの割り当ては1組の式またはルックアップ・テーブルのいずれかによって特定することが出来る。適応重み付け手段56は、第1の乗算手段58aに第1の重みW1を出力し且つ第2の乗算手段58bに第2の重みW2を出力する。重みW1およびW2の和は1に等しい。乗算手段58aは、高域フィルタ50から出力されたエッジ強調された信号と重みW1との積を表す信号を出力する。乗算手段58bは、対数圧縮手段48bから出力されたスペックル低減された信号と重みW2との積を表す信号を出力する。これらの乗算器の出力が次いで加算手段60で加算される。圧縮され低域フィルタリングされた信号および圧縮され高域フィルタリングされた信号の両方が入力として使用される場合、全体の適応重み付け機能56、58aおよび58b並びに加算演算60をルックアップ・テーブルの形で実施することも可能である。加算された信号は、次いで随意選択のエイリアシング防止用低域フィルタ52bに供給される。この代わりに、加算された信号は、走査変換の前にデシメーション手段に供給するか、または走査変換器に直接供給することが出来る。
【0028】
最も簡単な場合、適応重み付け手段56は低域フィルタ52aからの出力にのみ基づいて重みを割り当てることが出来る。出力が大きい(エッジの)場合、エッジ強調用フィルタの出力に対する重みはより大きくなり、平滑化(不鮮明化)は最小にされる。振幅が小さい(スペックルの)場合、平滑化され圧縮された出力に対する重みは比較的大きくすべきである。
【0029】
別の例として、腹部の走査において嚢腫の境界を検出するためには、適応重み付け手段はエッジ強調用高域フィルタの出力と対数圧縮された低域フィルタの出力との間の差を監視する。大きな差が存在する(境界の)場合、エッジ強調用高域フィルタの出力の一層大きい重みを割り当てる。
【0030】
従来技術と異なり、図7に示した適応Bモード像強調装置54は2つの別々の低域フィルタ52aおよび52bを有する。一方の低域フィルタ52aは平滑化用フィルタであって、適応Bモード像強調装置54の一部を構成する。また他方の低域フィルタ52bはエイリアシング防止用フィルタであって、随意選択により適応Bモード像強調装置54とデシメーション手段または走査変換器との間に設けられる。低域フィルタ52aおよび52bは、信号処理システム内の異なる箇所でそれぞれ最も良く異なる機能を果たすので、分離されている。
【0031】
一定タップのFIRフィルタ(1Dベクトル処理のためのボックスカー)が好ましいスペックル低減用低域フィルタである。というのは、該フィルタが、下側に位置する後方散乱エネルギの最大尤度推定値であると示された検出された包絡線信号の平均値を与えるからである。
【0032】
エッジ強調用高域フィルタ50は、FIRフィルタであるとは限らない。高域フィルタは、フィルタの過渡的出力が非常に小さくなるようにそのデータ入力が圧縮されたダイナミック・レンジを持つので、IIRフィルタを使用して実施することが出来る。
【0033】
本発明の広義の概念による適応重み付けは、図7に示されているような、検出器出力、対数圧縮された検出器出力、高域フィルタ50の出力、低域フィルタ52aの出力および対数圧縮された低域フィルタ出力の内の1つ以上の関数であってよい。
【0034】
従来技術と比べて、適応Bモード像強調装置54は主に1つの追加の対数演算を必要とし、計算の負担およびハードウエアのコストを大幅に増大することはない。
更に、適応Bモード像強調装置54は、ハードウエア(例えば、個別部品またはASIC)またはソフトウエア(例えば、ディジタル信号処理装置またはペンティアムプロ)のいずれかで実施することが出来る。
【0035】
上記の好ましい実施態様は例示の目的で開示された。超音波イメージング・システムの分野の当業者には種々の変更および変形を容易になし得よう。このような全ての変更および変形は特許請求の範囲に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実時間超音波イメージング・システム内の主要な機能のサブシステムを示すブロック図である。
【図2】図1のシステムに含まれているパルス発生および受信サブシステムの詳細を示すブロック図である。
【図3】図1のシステムに含まれているビーム形成装置およびBモード処理装置の部分をそれぞれ形成する受信器および検出器を示すブロック図である。
【図4】逐次的検出後像処理法の従来の構成を示すブロック図である。
【図5】逐次的検出後像処理法の従来の構成を示すブロック図である。
【図6】逐次的検出後像処理法の従来の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の好ましい実施態様による適応Bモード像強調法を示すブロック図である。
【符号の説明】
2 ビーム形成装置
4 Bモード処理装置
6 走査変換器/表示制御器
8 カーネル
10 オペレータ・インターフェース
12 主制御器
14 システム制御母線
16 走査制御シーケンサ
18 走査制御母線
20 トランスジューサ
22 カラー・モニタ
24 システム・タイミング発生器
48a、48b 対数圧縮手段
50 高域フィルタ
52a、52b 低域フィルタ
54 適応Bモード像強調装置
56 適応重み付け手段
58a、58b 乗算手段
60 加算手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates generally to ultrasound imaging of human tissue and blood. Specifically, the present invention relates to a method for improving the quality of B-mode ultrasound images.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
A typical ultrasound imaging system has an array of ultrasound transducers that are used to transmit an ultrasound beam and receive a reflected beam from an object to be examined (subject). For ultrasound imaging, the transducer array typically has a number of transducers arranged in a row and driven by separate voltages. By controlling the individual transducers by selecting the time delay (or phase) and amplitude of the applied voltage, the ultrasound generated by these transducers is combined along the preferred vector (beam) direction. A net ultrasonic wave can be formed that travels and converges to a selected point along the beam. Multiple firings can be used to obtain data representing the same anatomical information. Changing the beam forming parameters of each firing, changing the maximum focus, or transmitting beams one after another along the same scan line, eg, shifting the focus of each beam relative to the focus of the previous beam Thus, the contents of the received data can be changed for each firing. By changing the time delay and amplitude of the applied voltage, the beam can move with its focal point in the plane for scanning the object.
[0003]
The same principle applies when the transducer is used to receive reflected sound waves (receive mode). The voltage generated by the receiving transducer is added so that the net signal represents the ultrasound reflected from one focal point in the subject. As with the transmit mode, this focused reception of ultrasound energy is achieved by providing separate time delays (and / or phase shifts) and gains for the signals from each receive transducer. .
[0004]
FIG. 1 shows a conventional ultrasound imaging system having four subsystems: a beam former 2, a B-mode processor 4, a scan converter / display controller 6, and a kernel 8. System control is centralized in the kernel 8, which accepts operator input via the operator interface 10 and controls the various subsystems. The main controller 12 performs system level control functions. This accepts operator input and system state changes via the operator interface 10 and makes appropriate system changes either directly or via a scan controller. System control bus 14 constitutes the interface from the main controller to the subsystem. A scan control sequencer 16 provides real time (acoustic vector rate) control inputs to the beamformer 2, the system timing generator 24, the B-mode processor 4 and the scan converter 6. The scan control sequencer 16 is programmed by the host to have the option of vector sequence and synchronization for acoustic frame acquisition. The scan converter sends the vector parameters defined by the host to the subsystem via the scan control bus 18.
[0005]
The main data path begins with an analog RF input from the transducer 20 to the beamformer 2. The beam former 2 converts the analog signal into a series of digital samples and outputs two summed digital receive beams. These outputs are shown as complex I and Q data in FIG. 1, but may generally be radio frequency or intermediate frequency data. The I and Q data are input to the B-mode processing device 4 and output to the scan converter / display controller 6 as processed vector (beam) data. The scan converter accepts the processed vector data and outputs a video display signal to the color monitor 22 for displaying the image.
[0006]
Referring to FIG. 2, a conventional ultrasound imaging system includes a transducer array 20 having a plurality of separately driven transducer elements 26, each transducer element 26 being generated at the transmitter of beam forming apparatus 2. A burst of ultrasonic energy is generated when energized by a pulse waveform. The ultrasonic energy reflected from the subject and returning to the transducer array 20 is converted into an electric signal by each receiving transducer element 26 and is transmitted to the beam forming apparatus 2 via a pair of transmission / reception switching (T / R) switches 28. Are separately applied to the receiver. The T / R switch 28 is typically configured with a diode to protect the receiver electronics from the high voltage generated by the electronics of the transmitter. A diode is activated by the transmission signal to block or limit the signal to the receiver.
[0007]
The transmitter and receiver of the beam forming device 2 are operated under the control of a beam forming device controller (not shown) in response to commands from the operator. The elements of transducer array 20 are driven so that the generated ultrasonic energy is directed or steered in the form of a beam. To accomplish this, each pulse generator 30 is given a respective time delay. Each pulse generator 30 is connected to a respective transducer element via a T / R switch. The time delay for transmission focusing is preferably read from the lookup table 32. By appropriately adjusting the time delay for transmission focusing as usual, the ultrasonic beam is directed away from the axis Y by an angle θ and focused at a certain distance (range) R. Sector scanning is performed by progressively changing the time delay for the transmission focus of successive excitations. Accordingly, the angle θ is changed incrementally and the transmitted beams are steered in successive directions.
[0008]
An echo signal is created by each burst of ultrasonic energy reflected from objects located at successive distances along the ultrasonic beam. The echo signal is sensed separately by each transducer element 26 and represents the amount of reflection that a sample of the echo signal amplitude at a particular point in time occurs at a particular distance. However, due to the difference in propagation path between the reflection point P and each transducer element 26, these echo signals are not detected simultaneously and their amplitudes are not equal. The receiving unit of the beam forming apparatus 2 gives an appropriate time delay to each received signal, adds them, and is reflected from the point P located at the distance R along the ultrasonic beam directed in the direction of the angle θ. A single echo signal that accurately represents the total ultrasonic energy. To accomplish this, multiple receive channels 34 are given time delays for their respective receive focus. The time delay for the receive focus is preferably read from the lookup table 38. The receive channel also has circuitry (not shown) for performing apodization and filtering on the received pulses. The time delayed received signals are then summed in receive adder 36.
[0009]
Referring to FIG. 2, the receiving unit of the beam forming apparatus 2 includes a time gain control unit and a receiving beam forming unit. The time gain controller includes a respective amplifier 40 and a time gain control (TGC) circuit 42 for each receive channel 34. Each amplifier 40 is coupled at its input to a respective transducer element 26 and amplifies the received echo signal. The amplification degree of the amplifier 40 is controlled by the TGC circuit 42, and the TGC circuit 42 is set by a manual operation of the potentiometer 44.
[0010]
The receive beamformer includes separate receive channels 34, each receive channel 34 receiving an analog echo signal from a corresponding amplifier 40. Each amplified signal is sent to a pair of quadrature detectors in the respective receive channel, where the mixing reference frequency is 90 ° different. Since this reference frequency is the same as the frequency of the transmission pulse, the output from the low-pass filter in the reception channel is a complex (I and Q) signal having a phase different by 90 °. These signals are output as a series of digitized output values via the I bus 45a and Q bus 45b (or equivalent RF bus). Each of these I and Q baseband signals represents a demodulated sample of the echo signal envelope at a particular distance R. When these samples are summed with the I and Q samples from each of the other receive channels 34 at summing points 36a and 36b, the resulting sum signal is at a distance R along the steered beam (θ). Delayed to represent the magnitude and phase of the echo signal reflected from the located point P.
[0011]
A detector 46 included in the B-mode processor 4 receives beam samples from summing points 45a and 45b. Each beam sample I and Q value is a signal representing the in-phase component and the quadrature component of the magnitude of the reflected wave from the point (R, θ). The detector 46 calculates a quantity (I 2 + Q 2 ) 1/2 representing the envelope of the baseband data. If the beam sample is RF data, the signal envelope can be obtained by a standard rectifier followed by a low pass filter. The B-mode function visualizes the time-varying amplitude of the signal envelope in gray scale by some additional processing such as edge enhancement and logarithmic compression (hereinafter referred to as “post-detection image processing”).
[0012]
A scan converter 6 (see FIG. 1) receives display data from the B-mode processor 4 and converts the data into a desired image for display. Specifically, the scan converter 6 converts acoustic image data from a polar coordinate (R-θ) sector format or a Cartesian coordinate linear array into appropriately scaled Cartesian coordinate display pixel data at video rate. The scan-converted acoustic data is then output for display on the display monitor 22, and the display monitor 22 visualizes the time-varying amplitude of the signal envelope in grayscale.
[0013]
Ultrasound imaging has the problem of creating unique imaging artifacts called speckles (spots). A speckle is a spot or spot in an image resulting from the interference pattern of a plurality of received echoes. This spot is mainly caused by nulls in the acoustic interference pattern, but other anomalies in the image, such as irregular electronic noise, can also cause spots. Acoustic zero is accentuated by the logarithmic compression necessary to display the full dynamic range ultrasound image. These acoustic zeros appear as black holes in the image. It is desirable to minimize speckle to improve image quality.
[0014]
Post-detection image processing generally consists of dynamic range (logarithmic) compression, low pass filtering and edge enhancement filtering. They are arranged in different orders on different scanners, but are usually performed sequentially. Traditionally, low pass filters are designed to prevent aliasing prior to data downsampling, but low pass filters also play a role in speckle reduction in wideband imaging systems. For edge enhancement filtering, a high-pass filter that operates on logarithmically compressed data is typically used.
[0015]
The detected image of the actual anatomy usually contains a large reflected signal (from the edge) and a low amplitude speckle (from the soft tissue). Thus, when the low-pass filter and the high-pass filter simply play their role, there is always a tendency for the low-pass filter to blur edges and the high-pass filter to enhance speckle. In the case of a sequential processing configuration, it is very difficult to prevent the low pass filter and the high pass filter from adversely affecting each other. Therefore, the best results cannot be obtained for both speckle smoothing and edge enhancement with opposing effects.
[0016]
4 to 6 show a conventional configuration for sequential post-detection image processing in an ultrasound imaging system. The first configuration shown in FIG. 4 is similar to the post-detection image processing method used in analog systems, and includes a logarithmic compression means 48, a high-pass filter 50 for edge enhancement, and a low-pass filter 52. Have The low-pass filter 52 is typically a fourth-order to sixth-order IIR filter, and the cutoff frequency is set according to a decimation rate before scan conversion. The advantage of this first configuration is that the high pass filter 50 is effective in enhancing the edges of the logarithmically compressed image. If the detected image is logarithmically compressed after high pass filtering, the edge enhancement effect may be reduced by logarithmic compression. The disadvantage of the first configuration is that the low-pass filter after logarithmic compression is used with the intention of preventing aliasing, and is not very effective in reducing speckle.
[0017]
FIG. 5 shows a second configuration. In the implementation of this configuration, a decimation means or rate converter may appear before the high-pass filter 50 for edge enhancement. Therefore, the low-pass filter 52 can perform both speckle smoothing and aliasing prevention. The advantage of the second configuration is that the low-pass filter is optimally placed (before nonlinear compression) for speckle reduction. The disadvantages of the second configuration are that the low-pass filter tends to blur edges, the high-pass filter may emphasize background speckles, and the signal bandwidth is expanded again after logarithmic compression. The position of the low pass filter is not optimal.
[0018]
FIG. 6 shows a third configuration. Similar to the second configuration, decimation or rate conversion appears before high-pass filtering for edge enhancement. The main improvement is the adaptability of the edge enhancement filter, which typically has parallel high-pass filters and all-pass paths. The advantage of the third configuration is that the adaptive edge enhancement filter attempts to distinguish edges from speckle based on the difference in amplitude, and this edge enhancement filter tends to emphasize only edges of large amplitude. That is. The disadvantage of the third arrangement is that the edge is already smeared by the low-pass filter before the processed signal reaches the adaptive edge enhancement filter, and the position of the adaptation mechanism is not optimal, i.e. the edge This is because the difference between the amplitudes of and the speckles has already been significantly reduced by logarithmic compression.
[0019]
According to a fourth configuration (not shown), the RF spectrum is divided into two or more subbands and each subband is detected separately. Adding non-coherent images after detection is an effective method for reducing speckle. However, this type of frequency synthesis has the same statistical performance as the second configuration shown in FIG. Although the addition of the non-coherent image after detection can reduce speckles, the division of the RF spectrum has the same resolution degradation (edge blurring) effect as the low-pass filter in the second configuration.
[0020]
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention is a method and apparatus for adaptive enhancement of B-mode images during post-detection image processing in an ultrasound imaging system. Speckle smoothing and edge enhancement impose incompatible requirements in the design of image processing devices after B-mode detection. Low pass filters that can smooth speckles tend to blur the edges in the detected image. High-pass filters for edge enhancement tend to enhance background speckles or cancel out the effects of smoothing filters. Furthermore, optimal estimation theory shows that speckle smoothing is best done before non-linear compression, and edge enhancement filtering is more effective after logarithmic compression. . For these reasons, the sequential post-detection image processing method in a conventional B-mode ultrasound imaging system cannot obtain the best results for both speckle smoothing and edge enhancement with opposing effects.
[0021]
The present invention provides adaptive B-mode image enhancement using post-detection image processing based on parallel signal paths. The parallel signal path according to this processing method includes a high-pass filter path that selectively enhances edges in the image and a low-pass filter path that selectively smoothes only the background speckles. Compared with the conventional sequential detection post-image processing method, the processing method according to the present invention mainly requires one additional logarithmic operation and can be implemented in hardware or software.
[0022]
In an adaptive B-mode image enhancement device according to a preferred aspect of the present invention, a low-pass filter for smoothing speckles and a high-pass filter for edge enhancement are arranged in parallel signal paths connected to the output of the envelope detector. The The signal in the signal path of the high pass filter is logarithmically compressed before high pass filtering. The signal in the signal path of the low pass filter is logarithmically compressed after low pass filtering. Respective weighting factors are added to the low-pass filtered signal and the high-pass filtered signal by the adaptive weighting means. The adaptive weighting means can take the form of a processing unit or a look-up table. The low pass filtered weighted signal and the high pass filtered weighted signal are summed and then optionally input to an anti-aliasing low pass filter prior to decimation and scan conversion.
[0023]
In general, the entire adaptive weighting and summing operation can be performed in the form of a look-up table if both low-pass filtered and high-pass filtered signals are available as inputs.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 7 shows an adaptive B-mode image enhancement device 54 according to the present invention. An adaptive B-mode image enhancement device 54 is provided in the B-mode processing device to receive output from an envelope detector (ie, detector 46) of the type shown in FIG. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the adaptive B-mode image enhancement device 54 has a parallel path configuration that combines the advantages of the conventional configuration and eliminates the disadvantages of the conventional configuration. This adaptive B-mode image enhancement device 54 is not just an adaptive edge enhancement filter such as that shown in FIG. 6, but rather a more general post-detection image enhancement method including speckle reduction filtering and logarithmic compression. is there. Also, in the most general form shown in FIG. 7, the adaptive B-mode image enhancement device 54 is not limited to one-dimensional processing or vector-by-vector processing, and uses a two-dimensional filter for two-dimensional image processing. You can also
[0025]
According to the method of the present invention, the output from the envelope detector in the B-mode processing device is supplied to the first logarithmic compression means 48a and the first low-pass filter 52a, and the first of the adaptive weighting means 56 is used. Supplied to the input. Logarithmic compression function 48a is preferably provided in a software programmable look-up table. The logarithmically compressed data is supplied to the edge enhancement high pass filter 50 and also to the second input of the adaptive weighting means 56. The logarithmically compressed and high-pass filtered data is supplied to the multiplying means 58 a and to the third input of the adaptive weighting means 56.
[0026]
The low pass filter 52a is preferably a finite impulse response (FIR) filter. The low-pass filtered data is supplied to the second logarithmic compression means 48 b and to the fourth input of the adaptive weighting means 56. The logarithmic compression function 48b is also preferably provided in a software programmable look-up table. The logarithmically compressed and low-pass filtered data is supplied to the multiplying means 58 b and to the third input of the adaptive weighting means 56.
[0027]
The adaptive weighting means 56 may use any combination of the five data inputs shown in FIG. 7 depending on the application. The weight assignment can be specified by either a set of formulas or a lookup table. The adaptive weighting means 56 outputs the first weight W1 to the first multiplication means 58a and outputs the second weight W2 to the second multiplication means 58b. The sum of the weights W1 and W2 is equal to 1. The multiplier 58a outputs a signal representing the product of the edge-emphasized signal output from the high-pass filter 50 and the weight W1. The multiplication unit 58b outputs a signal representing the product of the speckle-reduced signal output from the logarithmic compression unit 48b and the weight W2. The outputs of these multipliers are then added by adding means 60. When both compressed low-pass filtered and compressed high-pass filtered signals are used as inputs, the entire adaptive weighting function 56, 58a and 58b and the addition operation 60 are implemented in the form of a look-up table. It is also possible to do. The added signal is then supplied to an optional anti-aliasing low-pass filter 52b. Alternatively, the summed signal can be supplied to the decimation means prior to scan conversion or directly to the scan converter.
[0028]
In the simplest case, the adaptive weighting means 56 can assign a weight based only on the output from the low pass filter 52a. If the output is large (edges), the weight on the output of the edge enhancement filter is greater and smoothing (shading) is minimized. If the amplitude is small (speckle), the weight on the smoothed and compressed output should be relatively large.
[0029]
As another example, to detect a cyst boundary in an abdominal scan, the adaptive weighting means monitors the difference between the output of the edge enhancement high pass filter and the logarithmically compressed low pass filter. If there is a large difference (boundary), assign a higher weight to the output of the edge enhancement high-pass filter.
[0030]
Unlike the prior art, the adaptive B-mode image enhancement device 54 shown in FIG. 7 has two separate low-pass filters 52a and 52b. One low-pass filter 52 a is a smoothing filter and forms part of the adaptive B-mode image enhancement device 54. The other low-pass filter 52b is an anti-aliasing filter and is optionally provided between the adaptive B-mode image enhancing device 54 and the decimation means or the scan converter. The low pass filters 52a and 52b are separated because they perform best at different locations in the signal processing system.
[0031]
A constant tap FIR filter (a boxcar for 1D vector processing) is a preferred low-pass filter for speckle reduction. This is because the filter provides an average value of the detected envelope signal that is shown to be the maximum likelihood estimate of the backscatter energy located below.
[0032]
The edge enhancement high-pass filter 50 is not necessarily an FIR filter. A high pass filter can be implemented using an IIR filter because its data input has a compressed dynamic range so that the transient output of the filter is very small.
[0033]
The adaptive weighting according to the broad concept of the present invention includes detector output, logarithm-compressed detector output, high-pass filter 50 output, low-pass filter 52a output and logarithmically compressed as shown in FIG. Or one or more functions of the low pass filter output.
[0034]
Compared to the prior art, the adaptive B-mode image enhancement device 54 mainly requires one additional logarithmic operation and does not significantly increase the computational burden and hardware costs.
Further, the adaptive B-mode image enhancement device 54 can be implemented in either hardware (eg, discrete components or ASIC) or software (eg, digital signal processor or Pentium Pro).
[0035]
The above preferred embodiments have been disclosed for purposes of illustration. Various modifications and variations will readily occur to those skilled in the field of ultrasound imaging systems. All such changes and modifications are intended to be included within the scope of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating major functional subsystems within a real-time ultrasound imaging system.
FIG. 2 is a block diagram illustrating details of the pulse generation and reception subsystem included in the system of FIG.
3 is a block diagram illustrating a receiver and a detector that form part of a beam former and a B-mode processor included in the system of FIG. 1, respectively.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional configuration of an image processing method after sequential detection.
FIG. 5 is a block diagram showing a conventional configuration of an image processing method after sequential detection.
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional configuration of an image processing method after sequential detection.
FIG. 7 is a block diagram illustrating an adaptive B-mode image enhancement method according to a preferred embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Beamformer 4 B-mode processor 6 Scan converter / display controller 8 Kernel 10 Operator interface 12 Main controller 14 System control bus 16 Scan control sequencer 18 Scan control bus 20 Transducer 22 Color monitor 24 System timing generation 48a, 48b Logarithmic compression means 50 High-pass filters 52a, 52b Low-pass filter 54 Adaptive B-mode image enhancement device 56 Adaptive weighting means 58a, 58b Multiplication means 60 Addition means

Claims (9)

超音波イメージング・システム用のBモード処理装置において、
包絡線検出器、
前記包絡線検出器の出力を受け取るように接続された入力を持つ第1の対数圧縮手段、
前記第1の対数圧縮手段の出力を受け取るように接続された入力を持つエッジ強調用の高域フィルタ手段、
前記包絡線検出器の出力を受け取るように接続された入力を持つスペックル平滑化用の第1の低域フィルタ手段、
前記第1の低域フィルタ手段の出力を受け取るように接続された入力を持つ第2の対数圧縮手段、並びに
前記包絡線検出器の出力、前記第1の対数圧縮手段の出力、前記高域フィルタ手段の出力、前記第1の低域フィルタ手段の出力および前記第2の対数圧縮手段の出力のうちの少なくとも1つの出力に接続された入力手段を持つと共に、前記高域フィルタ手段からの信号出力に第1の重み係数を適用した値と前記第1の低域フィルタ手段からの信号出力に第2の重み係数を適用した値との和を表す出力手段を持ち、前記第1および第2の重み係数が前記少なくとも1つの出力から受け取った信号の関数として決定される適応像強調手段、を含んでいることを特徴とするBモード処理装置。
In a B-mode processing device for an ultrasound imaging system,
Envelope detector,
First logarithmic compression means having an input connected to receive the output of the envelope detector;
High-pass filter means for edge enhancement having an input connected to receive the output of the first logarithmic compression means;
First low pass filter means for speckle smoothing having an input connected to receive the output of the envelope detector;
A second logarithmic compression means having an input connected to receive the output of the first low pass filter means; an output of the envelope detector; an output of the first logarithmic compression means; the high pass filter A signal output from the high-pass filter means and having an input means connected to at least one of the output of the means, the output of the first low-pass filter means, and the output of the second logarithmic compression means Output means for representing the sum of the value obtained by applying the first weighting coefficient to the signal output from the first low-pass filter means and the value obtained by applying the second weighting coefficient to the signal output from the first low-pass filter means. B-mode processing apparatus, comprising: adaptive image enhancement means, wherein a weighting factor is determined as a function of a signal received from said at least one output.
前記適応像強調手段は、前記少なくとも1つの出力に接続された入力手段を持つと共に、第1および第2の重み係数をそれぞれ出力する第1および第2の出力を持つ適応重み付け手段、前記適応重み付け手段の第1の出力に接続された第1の入力および前記高域フィルタ手段の出力を受け取るように接続された第2の入力を持ち、これらの第1および第2の入力に受け取った信号の積を表す信号を出力する第1の乗算手段、前記適応重み付け手段の第2の出力に接続された第1の入力および前記第2の対数圧縮手段の出力を受け取るように接続された第2の入力を持ち、これらの第1および第2の入力に受け取った信号の積を表す信号を出力する第2の乗算手段、並びに前記第1および第2の乗算手段の出力をそれぞれ受け取るように接続された第1および第2の入力を持ち、これらの第1および第2の入力に受け取った信号の和を表す信号を出力する加算手段を有している請求項1記載のBモード処理装置。 The adaptive image enhancement means has input means connected to the at least one output, and adaptive weighting means having first and second outputs for outputting first and second weighting coefficients, respectively, the adaptive weighting A first input connected to the first output of the means and a second input connected to receive the output of the high pass filter means, and the signals received at these first and second inputs. A first multiplier for outputting a signal representative of a product; a first input connected to a second output of the adaptive weighting means; and a second connected to receive an output of the second logarithmic compression means. A second multiplying means having an input and outputting a signal representative of the product of the received signals at these first and second inputs, and connected to receive the outputs of the first and second multiplying means, respectively. And has a first and a second input, B-mode processing unit of the first and second of which according to claim 1, wherein an adding means for outputting a signal representing the sum of the signals received on the input. 前記適応像強調手段は、前記少なくとも1つの出力に接続されたアドレス入力を持つルックアップ・テーブルを有している請求項1記載のBモード処理装置。 2. The B-mode processing apparatus according to claim 1, wherein the adaptive image enhancing means has a lookup table having an address input connected to the at least one output. 更に、前記適応像強調手段の出力を受け取るように接続された入力を持つ第2のエイリアシング防止用低域フィルタ手段を含んでいる請求項1記載のBモード処理装置。 2. The B-mode processing apparatus according to claim 1, further comprising second anti-aliasing low-pass filter means having an input connected to receive the output of said adaptive image enhancement means. 超音波イメージング・システムにおける検出後像処理方法において、
包絡線を表す一連のディジタル・サンプルを対数圧縮して、一連の対数圧縮ディジタル・サンプルを作成するステップ、
記一連の対数圧縮ディジタル・サンプルを高域フィルタリングして、エッジを強調した像を表す一連の高域フィルタリング対数圧縮ディジタル・サンプルを作成するステップ、
包絡線を表す前記一連のディジタル・サンプルを低域フィルタリングして、スペックルを低減した一連の低域フィルタリング・ディジタル・サンプルを作成するステップ、
前記一連の低域フィルタリング・ディジタル・サンプルを対数圧縮して、一連の対数圧縮した低域フィルタリング・ディジタル・サンプルを作成するステップ、並びに
前記一連の高域フィルタリング対数圧縮ディジタル・サンプルに第1の重み係数を適用したものと前記一連の対数圧縮した低域フィルタリング・ディジタル・サンプルに第2の重み係数を適用したものとの和を表す像強調信号を作成するステップ、を含んでいることを特徴とする検出後像処理方法。
In a post-detection image processing method in an ultrasound imaging system,
Logarithmically compressing a series of digital samples representing an envelope to create a series of logarithmically compressed digital samples;
High-pass filtering the series of logarithmically compressed digital samples to produce a series of highpass filtered logarithm-compressed digital samples representing an edge-enhanced image;
Low-pass filtering the series of digital samples representing the envelope to produce a series of low-pass filtered digital samples with reduced speckle;
Logarithmically compressing the series of low-pass filtered digital samples to produce a series of log-compressed low-pass filtered digital samples; and a first weight for the series of high-pass filtered logarithm-compressed digital samples Generating an image enhancement signal representative of the sum of the applied coefficients and the series of logarithm-compressed low-pass filtered digital samples applied with a second weighting factor. A post-detection image processing method.
前記第1および第2の重み係数が、包絡線を表す前記一連のディジタル・サンプル、前記一連の対数圧縮ディジタル・サンプル、前記一連の高域フィルタリング対数圧縮ディジタル・サンプル、前記一連の低域フィルタリング・ディジタル・サンプルおよび前記一連の対数圧縮した低域フィルタリング・ディジタル・サンプルのうちの少なくとも1つの関数として決定される請求項5記載の検出後像処理方法。 The first and second weighting factors are the series of digital samples representing an envelope, the series of logarithm compressed digital samples, the series of high pass filtered logarithm compressed digital samples, the series of low pass filtering 6. The post-detection image processing method of claim 5, wherein the post-detection image processing method is determined as a function of at least one of the digital samples and the series of logarithmically compressed low-pass filtered digital samples. 更に、前記像強調信号を低域フィルタリングするステップを含む請求項5記載の検出後像処理方法。 The post-detection image processing method according to claim 5, further comprising a step of low-pass filtering the image enhancement signal. 超音波イメージング・システムにおいて、
複数の圧電トランスジューサ素子を有するトランスジューサ・アレイ、
複数のビーム形成チャンネルを有するビーム形成装置、前記圧電トランスジューサ素子と前記ビーム形成チャンネルとを結合するスイッチング手段、
前記ビーム形成装置からの受信ビームを表す一連のディジタル・サンプルを受け取るように結合されていて、包絡線を表す一連のディジタル・サンプルを出力する包絡線検出器、包絡線を表す前記一連のディジタル・サンプルを対数圧縮して、一連の対数圧縮ディジタル・サンプルを作成する手段、
前記一連の対数圧縮ディジタル・サンプルを高域フィルタリングして、エッジを強調した像を表す一連の高域フィルタリング対数圧縮ディジタル・サンプルを作成する手段、
包絡線を表す前記一連のディジタル・サンプルを低域フィルタリングして、スペックルを低減した一連の低域フィルタリング・ディジタル・サンプルを作成する手段、
前記一連の低域フィルタリング・ディジタル・サンプルを対数圧縮して、一連の対数圧縮した低域フィルタリング・ディジタル・サンプルを作成する手段、
前記一連の高域フィルタリング対数圧縮ディジタル・サンプルに第1の重み係数を適用したものと前記一連の対数圧縮した低域フィルタリング・ディジタル・サンプルに第2の重み係数を適用したものとの和を表す像強調信号を作成する手段、並びに
前記像強調信号から導き出した像を表示する手段、を含んでいることを特徴とする超音波イメージング・システム。
In ultrasound imaging systems,
A transducer array having a plurality of piezoelectric transducer elements;
A beam forming apparatus having a plurality of beam forming channels, switching means for coupling the piezoelectric transducer element and the beam forming channel;
An envelope detector coupled to receive a series of digital samples representing the received beam from the beamformer and outputting a series of digital samples representing the envelope; the series of digital samples representing the envelope; Means for logarithmically compressing samples to produce a series of logarithmically compressed digital samples;
Means for high pass filtering the series of logarithm compressed digital samples to produce a series of high pass filtered logarithm compressed digital samples representing an edge enhanced image;
Means for low-pass filtering the series of digital samples representing the envelope to produce a series of low-pass filtered digital samples with reduced speckle;
Means for logarithmically compressing the series of low-pass filtered digital samples to produce a series of log-compressed low-pass filtered digital samples;
Represents the sum of the series of high-pass filtered logarithm-compressed digital samples with a first weighting factor applied and the series of logarithm-compressed low-pass filtering digital samples with a second weighting factor applied An ultrasound imaging system comprising: means for creating an image enhancement signal; and means for displaying an image derived from the image enhancement signal.
前記第1および第2の重み係数が、包絡線を表す前記一連のディジタル・サンプル、前記一連の対数圧縮ディジタル・サンプル、前記一連の高域フィルタリング対数圧縮ディジタル・サンプル、前記一連の低域フィルタリング・ディジタル・サンプルおよび前記一連の対数圧縮した低域フィルタリング・ディジタル・サンプルのうちの少なくとも1つの関数として決定されている請求項8記載の超音波イメージング・システム。 The first and second weighting factors are the series of digital samples representing an envelope, the series of logarithm compressed digital samples, the series of high pass filtered logarithm compressed digital samples, the series of low pass filtering 9. The ultrasound imaging system of claim 8, wherein the ultrasound imaging system is determined as a function of at least one of the digital samples and the series of logarithmically compressed low-pass filtered digital samples.
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